Способы защиты от коррозии автомобильных деталей

Коррозия— это разрушение металлов и сплавов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с внешней (коррозионной) средой. При этом участки металла, подвергшиеся коррозионному разрушению, полностью теряют свои механические свойства.

Коррозия может служить причиной преждевременного выхода из строя деталей, агрегатов, оборудования, а также аварий металлических конструкций. В результате коррозии ежегодно теряется от 1 до 1,5 % всего используемого металла. Принято считать, что в индустриально развитых странах убытки от коррозии составляют 2. 4% национального дохода.

Большой ущерб коррозия наносит автомобильным конструкциям. Она, например, является основной причиной преждевременного выхода из строя кузовов легковых автомобилей и автобусов. В процессе коррозии восстанавливаются те химические соединения, в которых металл находится в естественных природных условиях, например в виде Fе₂О₃, Fе₃О₄, FеСО₃, А1₂О₃, СиFеS₂, Си₂S и т.д. Различают два вида коррозии: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия возникает в результате воздействия на металл сухих газов при повышенной температуре (газовая коррозия) и агрессивных жидкостей неэлектролитов (бензин, масло, расплавы солей, сернистая нефть). При химической коррозии происходит прямое гетерогенное взаимодействие металла с окислителем окружающей среды. Примером химической коррозии может служить окисление клапанов двигателя внутреннего сгорания, топливных баков, трубопроводов деталей системы питания автомобильных двигателей.

В процессе газовой коррозии на поверхности металла образуется пленка оксида. При этом если у алюминия, хрома, никеля, свинца, олова эта пленка очень прочна и предохраняет металл от коррозии, то пленка оксидов железа непрочна и является причиной проникновения коррозии в глубь металла. Образование окалины на деталях выпускной системы автомобильного двигателя является наглядным подтверждением распространения химической коррозии в толще металла этих деталей. В неэлектролитах коррозия происходит вследствие наличия в них агрессивных соединений, разрушающих металл.

Электрохимическая коррозия является результатом воздействия на металлы различных электролитов — водных растворов кислот, щелочей, различных солей, проводящих электрический ток. К электролитической коррозии относится и атмосферная коррозия, при которой влага из воздуха, содержащая СО₂, СО и другие примеси, конденсируется на поверхности металла. Пыль и другие загрязнения на поверхности металла усиливают адсорбцию влаги и газов, образуется влажная пленка, являющаяся электролитом.

В условиях электролита металлы и сплавы, имеющие разную напряженность, образуют гальванические пары. Поскольку практически металлы и сплавы всегда физически и химически неоднородны (разные структурные составляющие сплава, оксидные пленки), при наличии на их поверхности электролита образуется множество микроскопических гальванических пар, в которых металл с более высоким потенциалом становится катодом, а с менее высоким — анодом. Это приводит к тому, что участки металла, представляющие собой аноды гальванических пар, начинают разрушаться, их атомы переходят в электролит в форме ионов, оставляя эквивалентное количество электронов в аноде.

При структуре стали, состоящей из феррита и цементита, в процессе электрохимической коррозии цементит остается неизменным, а феррит, растворяясь, образует с веществом электролита ржавчину. Чем выше разность потенциалов металлов, образующих гальванические пары, и больше степень неоднородности структур, температура и величина внутренних напряжений, тем интенсивнее коррозия.

В зависимости от характера разрушения коррозия может быть сплошной, местной и межкристаллитной (по границам зерен) (рис. 20.1.). Если первые два вида обусловливаются химическим взаимодействием, то межкристаллитная коррозия имеет электрохимическую природу, и она наиболее опасна, так как сопровождается заметным снижением прочности сплава. Обнаружить межкристаллитную коррозию по внешнему виду очень трудно.

Рис. 20.1. Основные типы коррозионного разрушения:

а – равномерная коррозия; б – неравномерная коррозия; в – избирательная коррозия; г – коррозия пятнами; д – язвенная коррозия; е – точечная коррозия; ж – сквозная коррозия; з – ножевая коррозия; и – коррозия трещинами; к – межкристаллитная коррозия; л – подповерхностная коррозия; м – послойная коррозия

Многие детали на автомобиле подвержены также так называемому коррозионному износу, который возникает под действием знакопеременной нагрузки и коррозионного влияния окружающей среды.

Способы защиты от коррозии автомобильных деталей могут быть разделены на следующие группы:

• покрытия неметаллическими веществами;

• создание металлического покрытия;

• диффузионное насыщение поверхностного слоя;

• использование покрытий в виде пленок оксидов (химические покрытия);

• создание коррозионно-стойких сплавов;

• применение ингибиторов коррозии;

Покрытие неметаллическими веществами —нанесение на поверхность металла красок, лаков, противокоррозионных паст, защитных смазок, пластмасс.

Создание металлических покрытий — это нанесение металла на поверхность стального изделия горячим и гальваническим способами. Горячий способ заключается в том, что изделие погружают в ванну с расплавленным металлом (цинкование, лужение оловом, свинцевание). На автомобилях оцинковывают кузовные и крепежные детали, покрывают оловом ленту для трубок радиатора, освинцовывают наконечники зажимов проводов электрооборудования, топливные баки и т. д. Гальванический способ заключается в осаждении на изделие тонкого слоя металла из его соли под действием электрического тока. Например, для автомобилей применяют хромирование декоративных деталей (бамперы, ободки фар и др.).

Диффузионный способ состоит в насыщении поверхностных слоев стальной детали различными элементами, вступающими в химическое соединение. Примерами могут служить цементация, цианирование, алитирование — которые широко применяются для изготовления ответственных деталей автомобиля.

Покрытие пленками оксидов возможно в процессе оксидирования или фосфатирования. Оксидирование (воронение) применяется для защиты черных металлов путем создания на поверхности оксидной пленки погружением деталей в кипящий водный раствор, содержащий едкий натр, селитру и пероксид марганца (MnO₂). Полученная пленка достаточно стойка в сухом воздухе и менее стойка во влажной атмосфере и особенно в воде.

Создание коррозионно-стойких сплавов осуществляется посредством введения в сталь легирующих добавок хрома, никеля, алюминия, кремния, вольфрама и других элементов, повышающих сопротивление коррозии и улучшающих другие служебные характеристики металла для ответственных деталей автомобиля (клапанов, шестерен и валов коробки передач, полуосей, распределительных валов, шаровых пальцев и др.).

Ингибиторы коррозии — это вещества, введение которых в агрессивную среду приводит к торможению коррозии. Этим методом можно защищать практически любые металлы и почти в любых средах, включая охлаждающие жидкости, масла для двигателей, жидкое топливо. Добавляются ингибиторы в небольших количествах, например 10. ..50 г/м 3 бензина.

Органосиликаты в исходном состоянии напоминают суспензии и наносятся на предохраняющие поверхности кистью, валиком, пульверизатором и т. п. При нагреве они превращаются в керамику с повышенными защитными свойствами, становясь термо- и даже жаростойкими. С их помощью удобно обеспечивать наружную защиту деталей системы выхлопа двигателя, так как после нанесения они затвердевают при температуре самих нагретых деталей. Они быстро затвердевают и при нормальных температурах, легко обрабатываются, что позволяет в случае необходимости оперативно восстанавливать поврежденные покрытия на месте. Для получения органосиликатов используют кремнийорганические полимеры (лаки), пигменты, оксиды, слюду, тальк, асбест.

Вопросы для повторения и закрепления:

1. Что такое коррозия?

2. Какие известны виды и характер коррозии?

3. Какие существуют способы защиты от коррозии?

Составить план ответа на вопросы по разделу «Коррозия металлов»

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Общие сведения

Сущность литейного производства заключается в получении отливок, т.е. изделий и заготовок деталей машин, методом заливки выплавленного металла в литейные формы. Формы изготовляются из специальных формовочных смесей, служат для производства лишь одной отливки и при освобождении от нее разрушаются (разовые или временные формы). В современном литейном производстве, кроме земляных форм, применяют также полупостоянные формы из огнеупорных масс и постоянные металлические формы для кокильного, центробежного литья и литья под давлением.

Литье в металлические формы представляет собой наиболее прогрессивный метод; оно позволяет повышать как качество, так и точность отливок.

На рис. 21.1. приведены основные элементы литейной формы на примере отливки втулки. Форма состоит из двух половинок — нижней 4 и верхней 3 опок, в которые набивается формовочная земля.

Полость формы, представляющая собой отпечаток будущей отливки, получается с помощью разъемной деревянной модели 2. Внутренняя полость втулки 1 образуется при помощи стержня б, устанавливаемого в форму. Стержни изготовляются из стержневой массы в специальных стержневых ящиках. Места для установки стержней — знаки 7 — оформляются по модели. Жидкий металл, полученный в плавильном агрегате, заполняет полость формы по каналам литниковой системы 5 (литникам) и, затвердев в ней, образует отливку. После выбивки отливки из формы и стержня из отливки литники отрезают (обрубают) от отливки и подвергают её очистки.

Рис. 21.1 Основные элементы литейной формы

Источник

Описание и виды защиты кузова от коррозии

Известно, что металлические поверхности транспортных средств необходимо покрывать антикоррозионными средствами. Дело в том, что даже при тщательном уходе кузов постоянно испытывает влияние внешних физических и химических факторов, вследствие чего образуется ржавчина. Антикоррозионное покрытие в значительной степени помогает продлить срок службы кузова и автомобиля в целом.

Что такое коррозия, почему она образуется и чем опасна?

Коррозия – разрушение металла вследствие его химической реакции с водой и кислородом. В процессе движения ничем не защищенная поверхность кузова и других деталей постоянно подвергается механическому воздействию и соприкасается с воздухом, который содержит кислород.

Коррозия кузова автомобиля

Атмосферные осадки, в свою очередь, способствуют попаданию влаги на металл, причем в труднодоступных местах автомобиля влага испаряется достаточно долго. Реакция железа с водой и кислородом приводит к образованию губительной ржавчины.

Ржавчина – одна из наиболее серьезных «болезней» кузова. Ее распространение ведет к ослаблению силовой конструкции автомобиля и снижает уровень пассивной безопасности при столкновении.

Наиболее уязвимые места

Кузов вследствие своей сложной конструкции ржавеет неравномерно. К самым уязвимым местам относят:

Сварные швы. Сварка не может обеспечить полной герметичности деталей, так что в швах всегда имеются микротрещины. При постоянной влажности именно в местах сварки образуются первичные очаги коррозии.
Днище, колесные арки, ниши и пороги. Эти места постоянно сталкиваются с грязью, песком и камнями. При движении автомобиля на скорости физическое воздействие становится весьма ощутимым, так что коррозия образуется довольно быстро.
Двигатель и выхлопная система. Работающий двигатель обладает высокой температурой, которая сильно отличается от температуры окружающей среды. Постоянный перепад температур также вызывает коррозию.
Внутренняя часть кузова. Салон легко загрязняется и увлажняется даже после небольших поездок.

Все эти места требуют разной защиты, так как причины возникновения коррозии неодинаковы.

Зачем дополнительно обрабатывать кузов, если это делают на заводе?

Многие автомобилисты считают, что коррозии подвержены только старые машины с внушительным пробегом, а новенькие авто не нуждаются в дополнительной антикоррозионной обработке. В действительности это далеко не так, так как обработка производителя скорее рассчитана на защиту автомобиля от заводских дефектов.

В реальных условиях машина постоянно подвергается воздействию агрессивных факторов: повышенной влажности, химическим реагентам на дорогах, и даже кислотным дождям.

Производитель редко учитывает влияние подобных условий, к тому же качество заводской обработки не всегда обладает приемлемым уровнем.

Обработанное антикором днище

Многие автомобили оцинковывают при производстве, однако, эта мера тоже не является панацеей от коррозии. Толщина цинкового слоя весьма невелика, так что различные механические повреждения и вибронагрузка легко его разрушают.

Виды защиты

Для защиты автомобиля разработано множество видов антикоррозионной обработки:

Активная. Проводится с помощью средств, которые взаимодействуют с металлом и отталкивают влагу.
Пассивная. Сюда относят барьерную защиту, для которой используют различные виды покрытий или накладок.
Преобразующая. Включает в себя средства, способствующие избавлению от ржавчины, которая уже появилась на кузове.
Комплексная. Подразумевает применение сразу нескольких способов.

В отдельную категорию иногда относят электрохимическую защиту.

Электрохимический способ

Весьма эффективный метод, с помощью которого можно добиться такого же высокого результата, как при цинковании. Суть этого способа заключается в особенностях протекания химических реакций между металлом, кислородом и водой.

Согласно законам физики и химии, необходимо создать разницу электрических потенциалов. Элемент с высоким потенциалом окисляется, а с низким – восстанавливается.

Таким образом, для защиты металла от окисления ему придают отрицательный потенциал. Преимущество такого способа – антикоррозийный эффект даже в труднодоступных частях кузова.

Катодная защита

Наиболее часто электрохимическую защиту проводят катодным методом. В таком случае металл кузова приобретает отрицательный потенциал и восстанавливается. Для смещения потенциала необходимо обеспечить прохождение тока, которое выполняется с помощью специального прибора.

Соответствующий электронный модуль можно приобрести или изготовить вручную, после чего установить в салоне и подключить к бортовой сети.

Пример схемы подключения катодной защиты

Прибор периодически нужно отключать, так как при сильном смещении потенциала наблюдается негативный эффект.

В качестве анода – элемента, который будет иметь положительный потенциал и испытывать окисление – можно использовать металлический гараж или заземление на открытой стоянке. Когда машина движется, то анодом выступает заземление с дорогой: для этого достаточно прикрепить к бамперу резиновую полоску с металлическими элементами. При движении образуется разница потенциалов между кузовом и дорогой.

Анодная защита

При использовании анодной защиты на кузов необходимо установить медные, алюминиевые или цинковые пластины, которые будут окисляться и «перетягивать» на себя процесс разрушения. Как правило, их ставят на крепления фар, брызговиков, внутренние поверхности порогов или дверей. Недостаток этого способа – монтаж пластин, которые все равно не смогут закрыть собой весь кузов.

Элемент анодной защиты

Барьерные методы

Зачастую коррозия образуется в определенных местах, которые часто контактируют с водой или испытывают физические повреждения. Такие места можно просто закрыть механическими барьерами, что значительно замедлит скорость ее возникновения.

Как правило, в роли барьеров выступают:

Специальные грунты и мастики, которыми тщательно покрывается поверхность кузова.
Пластиковые накладки. Обычно на колесные ниши устанавливают специальные подкрылки, пороги и низ дверей закрывают обвесами, на передней и задней кромке капота также встречаются пластиковые элементы или накладки из кожзаменителя.
Ламинирование. Применение пленки, изготовленной из винила или полиуретана. Кузов, покрытый пленкой, надежно защищен от камней, различных мелких повреждений, воздействия солнца и влаги.

Обычно автомобилисты сочетают сразу несколько способов барьерной защиты.

Нанесение антикоррозионного покрытия

Комбинированная защита от коррозии

Комбинированный метод подразумевает применение нескольких способов борьбы с коррозией. Например, можно использовать пластиковые накладки и нанесение влагоотталкивающих составов. Другие автовладельцы предпочитают применять катодную защиту и специальные грунты.

Любой автомобиль неизбежно подвержен воздействию коррозии, при этом заводское покрытие не всегда является надежным антикоррозийным средством. Чтобы продлить срок службы кузова, его нужно комплексно защищать от разрушения практически с самого начала эксплуатации автомобиля.

Источник